रोटरी हीट एक्सचेंजर में ऊर्जा पुनर्प्राप्ति को समझना

ऊर्जा दक्षता को प्रभावित करने वाले प्रमुख तकनीकी तत्व

रोटरी हीट एक्सचेंजर में ऊर्जा पुनर्प्राप्ति को समझना - ऊर्जा दक्षता को प्रभावित करने वाले प्रमुख तकनीकी तत्व

ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों को प्रणाली के तापीय मापदंडों के आधार पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: उच्च तापीय मापदंडों (70°C से ऊपर) वाली अपशिष्ट ऊष्मा से ऊर्जा पुनर्प्राप्ति और रूपांतरण के लिए प्रणालियाँ।^oसी) और कम तापीय मापदंडों (70°C से नीचे) वाली अपशिष्ट ऊष्मा से ऊर्जा पुनर्प्राप्ति और रूपांतरण के लिए प्रणालियाँ^oसी)।

70 से ऊपर के ऊष्मा पुनर्प्राप्ति और ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियाँ^oऊर्जा, खाद्य, रसायन और अन्य प्रक्रिया-आधारित उद्योगों में होने वाली तकनीकी प्रक्रियाओं में कार्बन डाइऑक्साइड (C) का उपयोग किया जाता है, जहाँ बड़ी मात्रा में अपशिष्ट ऊष्मा उत्पन्न होती है। उच्च तापीय मापदंडों वाली इस अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग वेंटिलेशन प्रणालियों में हवा को सीधे गर्म करके या उच्च तापमान की आवश्यकता वाली तकनीकी प्रक्रियाओं को बढ़ाकर (उदाहरण के लिए, खाद्य उद्योग में पाश्चुरीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले हीट पंपों के लिए ऊष्मा स्रोत के रूप में, या ऑर्गेनिक रैंकिन चक्र या कलिना चक्र प्रणालियों में बिजली उत्पादन के लिए) उद्यमों की ऊर्जा और आर्थिक दक्षता में सुधार करने के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार के उच्च तापीय मापदंडों वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग प्रशीतन और वातानुकूलन प्रक्रियाओं के लिए भी किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, अवशोषण या अधिशोषण चिलर का उपयोग करके तापीय ऊर्जा को ठंडे पानी में परिवर्तित करना)।

70 डिग्री से कम तापमान पर ऊष्मा पुनर्प्राप्ति और ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियाँ^oC का उपयोग अक्सर आवासीय भवनों (जैसे हीट पंप के साथ अंडरफ्लोर हीटिंग) या वाणिज्यिक भवनों (जैसे एयर हैंडलिंग यूनिट (AHU) में प्रयुक्त वायु से ऊष्मा को पुनर्प्राप्त करके ताजी वायु को गर्म करने के लिए) में किया जाता है। यह लेख वाणिज्यिक भवनों में इसके अनुप्रयोगों पर केंद्रित होगा।

एयर हैंडलिंग यूनिटों में हीट रिकवरी सिस्टम दो प्रकार के सिस्टम पर आधारित होते हैं, जो यूनिट के डिज़ाइन में अपनाए गए समाधान के प्रकार के आधार पर, बिजली की खपत करते हैं (सक्रिय सिस्टम) या नहीं करते (निष्क्रिय सिस्टम)। एयर हैंडलिंग यूनिटों में सक्रिय हीट रिकवरी सिस्टम में, उदाहरण के लिए, रोटरी हीट एक्सचेंजर या रिवर्सिबल हीट पंप पर आधारित सिस्टम शामिल हैं। निष्क्रिय हीट रिकवरी सिस्टम में क्रॉस और हेक्सागोनल हीट एक्सचेंजर शामिल हैं। वेंटिलेशन सिस्टम में हीट रिकवरी की विशेषता यह है कि उच्च तापमान वाली वायु धारा और निम्न तापमान वाली वायु धारा के बीच तापमान के छोटे अंतर पर ऊष्मा की रिकवरी की जाती है, जिसमें उच्च तापमान वाली वायु का तापमान शायद ही कभी 30°C से अधिक होता है।^o(व्यावसायिक भवनों में, कम वायु तापमान पर भी ऊष्मा की पुनर्प्राप्ति होती है)।

वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग इकाइयों में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति अक्सर रोटरी या क्रॉस-फ्लो (षट्कोणीय) हीट एक्सचेंजर का उपयोग करके की जाती है, जबकि हीट पंप का उपयोग कम ही होता है। रोटरी हीट एक्सचेंजर उन हीटिंग यूनिट्स (एएचयू) में उपयोग किए जाते हैं जहां एएचयू में प्रवेश और निकास वायु के बीच द्रव्यमान विनिमय की अनुमति होती है (ये आमतौर पर सार्वजनिक भवन होते हैं)। क्रॉस-फ्लो और षट्कोणीय हीट एक्सचेंजर उन एयर हैंडलिंग यूनिट्स में उपयोग किए जाते हैं जहां ताजी और प्रयुक्त वायु के बीच द्रव्यमान विनिमय की अनुमति नहीं होती है (उदाहरण के लिए अस्पताल)। प्रतिवर्ती हीट पंप का उपयोग तब किया जाता है जब हीटिंग उद्देश्यों के लिए उच्च तापमान वाली आपूर्ति वायु की आवश्यकता होती है।

वायु प्रबंधन इकाइयों में प्रयुक्त ऊष्मा विनिमयकर्ताओं में द्रव्यमान और ऊर्जा संतुलन

एयर हैंडलिंग यूनिट्स में ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के लिए रोटरी हीट एक्सचेंजर के प्रदर्शन की गणना करते समय, ऊर्जा संतुलन के अलावा, एक उपयुक्त द्रव्यमान संतुलन आवश्यक होता है। स्थिर प्रवाह स्थितियों के लिए ऊर्जा और द्रव्यमान संतुलन समीकरण निम्नलिखित हैं, जिनमें निम्नलिखित मान्यताएँ शामिल हैं: एक्सचेंजर की घूर्णी गति के परिणामस्वरूप होने वाले आवधिक पैरामीटर परिवर्तनों को समग्र ऊर्जा और आर्द्रता संतुलन में औसत किया जाता है - अर्थात्, घूर्णनशील पहिये की सतह पर तापमान और आर्द्रता में होने वाले आवधिक स्थानीय परिवर्तन नगण्य होते हैं और इसलिए गणनाओं में इन्हें शामिल नहीं किया जाता है।

a) घूर्णनशील ऊष्मा विनिमयकर्ताओं के लिए द्रव्यमान, सांद्रता और ऊर्जा संतुलन: